Устройство мелкодисперсного распыления расплавов металлов

Предлагаемое техническое решение - полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения мелкодисперсного порошка алюминия распылением расплава металла. Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном устройстве мелкодисперсного распыления металлов, содержащим форсунку с каналами для подачи расплава металла и сжатого газа, форсунка соединена с рабочим торцом концентратора ультразвуковых колебаний, выполненным в виде стержня переменного сечения, механически соединенного с пьезоэлектрическим преобразователем, выполненным из последовательно установленных четвертьволновой рабочей накладки, двух кольцевых пьезоэлементов и тыльной частотнопонижающей накладки, причем четвертьволновая рабочая накладка пьезоэлектрического преобразователя и половина концентратора помещены в полый объем с патрубками для подачи и отвода охлаждающей жидкости. 1 п.ф.

Техническое решение - полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения мелкодисперсного порошка алюминия распылением расплава металла.

Для изготовления изделий высокой плотности используют полученные распылением тонкодисперсные алюминиевые порошки, размер частиц которых составляет 0,1-100 мкм. Применение металлических порошков с указанными свойствами необходимо для использования в качестве красящего и защитного пигмента в составе различных красок и эмалей, эффективных высокоэнергетических добавок, в качестве наполнителя при производстве пластиков и высокоплотных огнеупорных материалов.

Подавляющее большинство устройств для распыления расплавов металлов и в частности алюминия, представляют собой устройства, действие которых основано на распылении жидкого металла при помощи потока сжатого газа, проходящего через кольцевую щель на выходе камеры и подачей расплава металла через центральный канал устройства [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство по патенту [2], принятое за прототип.

Принятое за прототип устройство мелкодисперсного распыления расплавов металлов содержит форсунку с каналами для подачи расплава металла и сжатого газа. Форсунка представляет собой корпус с кольцевой щелью для подачи сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава и соединенный с ним металлопровод.

Основным недостатком известного устройства является то, что гранулометрический состав получаемого пульверизата не удовлетворяет требованиям к конечному продукту, а именно имеет низкое содержание мелкодисперсной фракции.

Предлагаемое техническое решение - полезная модель, направлено на устранение недостатков существующего устройства, обеспечение положительного влияния на гранулометрический состав получаемого мелкодисперсного металла (пульверизата), а именно на увеличение содержания мелкодисперсной фракции в распыляемом металле.

Техническим результатом создаваемого устройства для распыления расплавленных металлов является создание нового типа устройства за счет наложения механических колебаний ультразвуковой частоты высокой интенсивности на корпус распылительной форсунки для интенсификации процесса газового распыления расплава металлов.

Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном устройстве мелкодисперсного распыления металлов, содержащим форсунку с каналами для подачи расплава металла и сжатого газа, форсунка соединена с рабочим торцом концентратора ультразвуковых колебаний, выполненным в виде стержня переменного сечения, механически соединенного с пьезоэлектрическим преобразователем, выполненным из последовательно установленных четвертьволновой рабочей накладки, двух кольцевых пьезоэлементов и тыльной частотнопонижающей накладки, причем четвертьволновая рабочая накладка пьезоэлектрического преобразователя и половина концентратора помещены в полый объем с патрубками для подачи и отвода охлаждающей жидкости.

Сущность предложенного технического решения поясняется фиг.1.

На фиг.1 схематично показано устройство мелкодисперсного распыления расплавов металлов, содержащее в своем составе форсунку газового распыления, совмещенную с ультразвуковой колебательной системой.

Форсунка состоит из корпуса 1 с кольцевым отверстием для подачи сжатого газа, концентратора ультразвуковых колебаний 2 служащего для передачи и усиления акустической энергии, соединительной шпильки 3, четвертьволновой рабочей накладки 4, пьезоэлектрических элементов 5, тыльной частотнопонижающей накладки 6, полого объема 7, присоединительных патрубков 8.

На корпусе форсунки 1 для соединения с ультразвуковой колебательной системой выполнен плоский участок с размерами, достаточными для полного касания с торцом концентратора 2, а так же с перпендикулярным этому участку резьбовым отверстием.

Жидкость, проходящая через полый объем 7, охлаждает находящиеся в нем участки ультразвуковой колебательной системы, предотвращая тем самым передачу тепла от корпуса распылительной форсунки к пьезоэлектрическим элементам 5 и вывод их из строя.

Таким образом, предлагаемая форсунка для распыления расплавов металлов с наложением механических колебаний ультразвуковой частоты высокой интенсивности на корпус форсунки позволяет получить новый технологический процесс мелкодисперсного распыления алюминия, обеспечивающий получение качественно нового гранулометрического состава получаемого пульверизата, а именно увеличение содержания мелкодисперсной фракции. При годовом объеме производства в 5000 т применение такого типа форсунок позволит получить до 200 т дополнительного мелкодисперсного (до 10 мкм) пульверизата.

Предложенное устройство прошло испытания в лабораторных условиях малого инновационного предприятия ООО «Центр ультразвуковых технологий» и в производственных условиях предприятия ООО «СУАЛ-ПМ» (г.Шелехов) и готовится для серийного производства в 2012 году.

Список литературы, используемой при составлении заявки:

1. Хмелев В.Н. Разработка и исследование ультразвуковых колебательных систем для распыления расплавов металлов [Текст] / В.Н.Хмелев и др. - Кемерово: КузГТУ, 2011. - С.449-453

2. Форсунка для распыления расплавленных металлов [Текст] / пат.2283728 Рос. Федерация: МПК5 B22F 9/08 / А.В.Кукса и др., опубликовано: 20.09.2006.

Устройство мелкодисперсного распыления металлов, содержащее форсунку с каналами для подачи расплава металла и сжатого газа, отличающееся тем, что форсунка соединена с рабочим торцом концентратора ультразвуковых колебаний, выполненным в виде стержня переменного сечения, механически соединенного с пьезоэлектрическим преобразователем, выполненным из последовательно установленных четвертьволновой рабочей накладки, двух кольцевых пьезоэлементов и тыльной частотопонижающей накладки, причем четвертьпонижающая рабочая накладка пьезоэлектрического преобразователя и половина концентратора помещены в полый объем с патрубками для подачи и отвода охлаждающей жидкости.